1. Scegliere una valvola per applicazioni criogeniche
Scegliere unValvola criogenicaLa scelta delle valvole per applicazioni criogeniche può essere molto complessa. Gli acquirenti devono considerare le condizioni a bordo e in fabbrica. Inoltre, le proprietà specifiche dei fluidi criogenici richiedono prestazioni specifiche per le valvole. Una selezione adeguata garantisce l'affidabilità dell'impianto, la protezione delle apparecchiature e un funzionamento sicuro. Il mercato globale del GNL utilizza due principali tipologie di valvole.
L'operatore deve ridurre le dimensioni per mantenere il serbatoio del gas naturale il più piccolo possibile. Ciò avviene tramite GNL (gas naturale liquefatto). Raffreddando il gas naturale a circa -165 °C, esso diventa liquido. A questa temperatura, la valvola di intercettazione principale deve comunque funzionare.
2. Quali fattori influenzano la progettazione delle valvole criogeniche?
La temperatura ha un'influenza importante sulla progettazione delle valvole. Ad esempio, gli utenti potrebbero aver bisogno di valvole adatte ad ambienti comuni come il Medio Oriente, oppure ad ambienti freddi come gli oceani polari. Entrambi gli ambienti possono influire sulla tenuta e sulla durata della valvola. I componenti di queste valvole includono il corpo valvola, il coperchio, lo stelo, la guarnizione dello stelo, la sfera e la sede della valvola. A causa della diversa composizione dei materiali, queste parti si dilatano e si contraggono a temperature diverse.
2.1. Opzioni di applicazione criogenica
• Gli operatori utilizzano valvole in ambienti freddi, come le piattaforme petrolifere nei mari polari.
• Gli operatori utilizzano valvole per gestire fluidi a temperature ben al di sotto dello zero.
Nel caso di gas altamente infiammabili, come il gas naturale o l'ossigeno, la valvola deve funzionare correttamente anche in caso di incendio.
2.2. Pressione della valvola criogenica
Durante la normale manipolazione del refrigerante si verifica un aumento di pressione. Ciò è dovuto all'aumento della temperatura ambiente e alla conseguente formazione di vapore. È necessario prestare particolare attenzione nella progettazione del sistema valvole/tubazioni, poiché questo permette l'accumulo di pressione.
2.3. Temperatura della valvola criogenica
Le rapide variazioni di temperatura possono compromettere la sicurezza dei lavoratori e degli impianti. A causa della diversa composizione dei materiali e del tempo di esposizione al refrigerante, ogni componente della valvola criogenica si espande e si contrae a velocità differenti.
Un altro grosso problema nella gestione dei refrigeranti è l'aumento di calore proveniente dall'ambiente circostante. Questo aumento di calore è ciò che spinge i produttori a isolare valvole e tubazioni.
Oltre all'ampio intervallo di temperature, la valvola deve anche affrontare sfide considerevoli. Nel caso dell'elio liquefatto, la temperatura del gas liquefatto scende fino a -270 °C.
2.4. Funzionamento della valvola criogenica
Al contrario, se la temperatura scende allo zero assoluto, il funzionamento della valvola diventa estremamente problematico. Le valvole criogeniche collegano le tubazioni contenenti gas liquefatti all'ambiente esterno. Questo avviene a temperatura ambiente. Il risultato può essere una differenza di temperatura fino a 300 °C tra la tubazione e l'ambiente.
2.5. Efficienza della valvola criogenica
La differenza di temperatura crea un flusso di calore dalla zona calda a quella fredda. Ciò compromette il normale funzionamento della valvola e, in casi estremi, riduce anche l'efficienza del sistema. Questo problema è particolarmente rilevante se si forma del ghiaccio all'estremità calda.
Tuttavia, nelle applicazioni a bassa temperatura, questo processo di riscaldamento passivo è anche intenzionale. Questo processo viene utilizzato per sigillare lo stelo della valvola. Solitamente, lo stelo della valvola è sigillato con plastica. Questi materiali non resistono alle basse temperature, ma le guarnizioni metalliche ad alte prestazioni delle due parti, che si muovono molto in direzioni opposte, sono semplicemente molto costose e quasi impossibili da realizzare.
2.6. Tenuta delle valvole criogeniche
Esiste una soluzione molto semplice a questo problema! Basta portare la plastica utilizzata per sigillare lo stelo della valvola in un'area dove la temperatura sia relativamente normale. Ciò significa che il sigillante dello stelo della valvola deve essere tenuto a distanza dal fluido.
2.7. Valvola di isolamento a tenuta stagna rotativa a tre vie sfalsate
Questi offset consentono alla valvola di aprirsi e chiudersi. Hanno un attrito minimo durante il funzionamento. Inoltre, utilizzano la coppia dello stelo per rendere la valvola più ermetica. Una delle sfide dello stoccaggio di GNL è rappresentata dalle cavità intrappolate. In queste cavità, il liquido può espandersi in modo esplosivo di oltre 600 volte. La valvola di isolamento a tenuta stagna a tre rotazioni elimina questo problema.
2.8. Valvole di ritegno a deflettore singolo e doppio
Queste valvole sono un componente chiave negli impianti di liquefazione perché prevengono i danni causati dal flusso inverso. Il materiale e le dimensioni sono fattori importanti da considerare, poiché le valvole criogeniche sono costose. L'utilizzo di valvole non idonee può avere conseguenze dannose.
3. Come fanno gli ingegneri a garantire la tenuta delle valvole criogeniche?
Le perdite sono molto costose, se si considera il costo necessario per trasformare il gas in un refrigerante. Inoltre, è pericoloso.
Un grosso problema della tecnologia criogenica è la possibilità di perdite dalla sede della valvola. Gli acquirenti spesso sottovalutano la crescita radiale e lineare dello stelo in relazione al corpo. Se gli acquirenti scelgono la valvola giusta, possono evitare i problemi sopra descritti.
La nostra azienda raccomanda l'utilizzo di valvole per basse temperature realizzate in acciaio inossidabile. Durante il funzionamento con gas liquefatto, il materiale reagisce bene ai gradienti di temperatura.Valvole criogenicheÈ necessario utilizzare materiali di tenuta idonei con una resistenza fino a 100 bar. Inoltre, l'estensione del cappuccio è una caratteristica molto importante perché determina la tenuta del sigillante dello stelo.
Data di pubblicazione: 13 maggio 2020